ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 140 إلى 70 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 130 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔT_lm.

زيت ساخن (1,5 kg/s، c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 140 إلى 75 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 600 kW. يبرد المائع الساخن من 110 إلى 80 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 50 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,92، و U = 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 380 kW. يبرد المائع الساخن من 160 إلى 110 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 80 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,95، و U = 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متوازي الجريان، يجري زيت ساخن (1 kg/s، c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 95 إلى 60 °C. يدخل الماء (1,5 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 15 °C. قطر الأنبوب الداخلي 32 mm، و U = 400 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.

في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,8 kg/s، c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 135 إلى 55 °C. يدخل الماء (1,5 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 15 °C. قطر الأنبوب الداخلي 40 mm، و U = 300 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.